WebSocket 协议在传输数据时使用了特定的编码和解码格式。以下是 WebSocket 数据帧的基本结构以及如何进行编码和解码的步骤。
1. WebSocket 数据帧结构
WebSocket 的数据通过帧（Frame）进行传输，每一帧都包含多个字段，主要包括：
- FIN: 1 位，表示是否为最后一帧。
- RSV1, RSV2, RSV3: 各 1 位，保留位，通常用于扩展。
- Opcode: 4 位，操作码，用于指示消息类型（例如文本、二进制等）。
- Mask: 1 位，用于标识是否对负载进行了掩码处理。
- Payload Length: 可变长度，用于指示有效载荷的长度，可以是 7、7+16 或者 7+64 位。
- Masking Key (如果 Mask 为 1): 用于对负载数据进行掩码处理。
- Payload Data: 实际的数据内容。
2. 编码过程
当客户端发送消息时，遵循如下步骤：
构建数据帧：
- 根据要发送的数据确定 FIN、Opcode 等值。
- 确定有效载荷长度，并根据长度决定 Payload Length 字段的格式（7 位或更多）。
应用掩码（如果需要）：
- 如果 Mask 为 1，需要生成一个随机的 Masking Key，并将其附加到帧中。这个 Key 通常是一个四字节值。
- 使用该 Masking Key 对负载数据进行按位异或运算（XOR）。
组装完整的帧并发送：
- 将上述所有字段组合成一个完整的二进制数组，以便通过网络发送。
示例：编码文本消息
假设我们要发送文本消息 “Hello”：
- FIN = 1
- Opcode =
0x1(表示文本) - Payload Length =
5（即 “Hello” 的长度） - 在掩码为
true时，生成一个随机 Masking Key，例如0xA3B2C4D5 - 对每个字符使用 XOR 运算得到掩码后的数据，例如
"H" XOR A3,"e" XOR A3, …
最终形成的数据帧将会被发出。
3. 解码过程
当服务器收到 WebSocket 帧时，会执行以下步骤：
解析接收到的数据流：
- 按照 WebSocket 帧结构提取各个字段，包括 FIN、Opcode、Payload Length 等。
检查 Mask 标志：
- 如果 Mask 为 1，从接收的数据中提取 Masking Key 并记录下来。
解密负载数据（如果有掩码）：
- 使用之前提取的 Masking Key 对负载数据进行相同的 XOR 运算，以获取原始消息内容。
处理原始消息内容：
- 根据 Opcode 类型（如文本或二进制）进一步处理已解码的数据，比如转换为字符串等。
总结
WebSocket 数据传输通过自定义的数据帧结构实现高效且灵活的信息交换。编解码过程中采用了简单但有效的方法，如利用 XOR 运算来增强安全性，以及合理地使用保留位以支持未来扩展。这使得 WebSocket 成为一种非常适合实时通信应用的协议。
内容由零声教学AI助手提供，问题来源于学员提问
